図１の軌道は，化学推進の使用を想定した水星オービタミッションで，打ち上げ後に金星(２回)と水星(２回)の多数回のスウィングバイを経て最終的に水星周回軌道に投入される。最初に金星スウィングバイを利用するのは，直接水星に向う場合は打ち上げ時のエネルギーが高すぎるためであり，まず，行きやすい金星に向かう。２回の金星スイングバイにより遠日点距離は金星軌道付近，近日点距離は水星軌道付近まで低くできる(図２)。

２回の金星スウィングバイ間の飛行時間をちょうど金星の１公転周期として空間上の同じ点で行うようにすることで，その間の軌道面の設計の自由度を増やす工夫をしている。しかし，このままでは水星に到着したときの水星との相対速度は６km/sであり，水星周回円軌道に投入する場合，探査機総重量のうち10％程度のペイロードしか残らないことになる。そこで，飛行時間は長くなるものの，水星−ΔＶ−水星−ΔＶ... というシーケンスをくり返す作戦を取る(ΔＶは速度修正)。この方法はジェット推進研究所のChen-Wan Yen氏が約20年前に確立した方法で，水星と水星の間の遠日点付近で行われる僅かな量のΔＶによって水星に再接近する位置を移動させ，水星との相対速度を大幅に低減していくものである。最初と２回目の水星接近の間の飛行時間は水星公転周期88日の３倍程度で，その間に探査機は太陽を２周する。その結果２回目の水星接近時の相対速度は６km/sから５km/sに減っている。２回目と３回目の水星接近の間の飛行時間は水星公転周期の４倍であり，その間に探査機は太陽を３周する。その結果，３回目の水星接近時の相対速度は3.5km/sまで低減されている。このように飛行時間は長くなるが，探査機総重量のうち30％程度のペイロードを持っていくことが可能となる。

　これは，惑星探査の軌道計画のほんの一例であるが，様々な工夫があることを知って頂ければ幸いである。今後，惑星探査は水星ランダー，金星バルーン，火星ペネトレータ，小惑星・彗星サンプルリターンという方向に広がっていくと思われるが，軌道計画におけるチャレンジもさらに増えていくでしょう。

(やまかわ・ひろし，かわぐち・じゅんいちろう)